FR2932355A1 - Boitier hyperfrequence a isolation amelioree. - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un boîtier (1) hyperfréquence destiné à recevoir au moins deux composants hyperfréquences (10, 11 ). Le boîtier (1) comprend notamment : - un cadre (3), une plate-forme (2) et un capot (4) en appui sur le cadre (3), le cadre (3), la plate-forme (2) et le capot (4) formant une cavité fermée (7), - des accès hyperfréquences (20, 22, 23) entre les composants hyperfréquences (10, 11 ) et des points de connexion (17) situés sur une surface extérieure du boîtier (1), et - des moyens (12', 13', 14) pour réaliser un blindage électromagnétique de la cavité fermée (7). Selon l'invention, le boîtier (1) comprend, en outre : - des moyens (30) pour diviser la cavité fermée (7) en deux chambres (7a, 7b), chaque chambre (7a, 7b) comportant au moins un composant hyperfréquence (10, 11), et - un accès hyperfréquence (24, 25) entre les chambres (7a, 7b). L'invention trouve une utilité particulière pour des composants hyperfréquences amplificateurs. Elle a notamment pour avantage qu'elle permet de réduire la hauteur de la cavité des boîtiers réalisés en matériau organique.

Description

Boîtier hyperfréquence à isolation améliorée L'invention se situe dans le domaine de l'encapsulation de composants hyperfréquences. Par hyperfréquences, on entend le domaine des ondes électromagnétiques dont la fréquence est supérieure à 300 MégaHertz. L'invention concerne en particulier un boîtier hyperfréquence destiné à recevoir au moins deux composants hyperfréquences. L'invention trouve une utilité particulière pour des composants hyperfréquences amplificateurs encapsulés dans des boîtiers à cavité de hauteur réduite. Elle s'applique notamment à des boîtiers hyperfréquences montés en surface dont l'interface électrique avec le circuit imprimé sur lequel ils sont implantés comprend un maillage à billes.
Les composants hyperfréquences sont généralement: placés dans des boîtiers hyperfréquences dont une fonction est de protéger les composants de l'environnement électromagnétique extérieur et d'éviter la propagation de modes parasites à l'intérieur. A cet effet, les parois intérieures du boîtier peuvent être recouvertes d'une surface conductrice formant un écran électromagnétique, l'écran électromagnétique étant généralement relié à la masse du circuit imprimé sur lequel est monté le boîtier. Les boîtiers hyperfréquences ont pour autre fonction de protéger les composants de l'environnement physique extérieur, notamment de l'humidité. A cet effet, les boîtiers peuvent être fermés de manière hermétique, un gaz inerte, par exemple de l'argon, étant enfermé dans les boîtiers.
Les interfaces des boîtiers hyperfréquences montés en surface peuvent être de type matrices de broches, matrices de pastilles ou matrice de billes. Les boîtiers de type matrices de broches, mieux connus sous la dénomination de "boîtiers PGA", PGA étant l'acronyme de l'expression anglo-saxonne "Pin Grid Array", comportent des points de connexion réalisés sous forme de broches disposées sur la face inférieure du boîtier le long de périmètres concentriques. Les boîtiers de type matrices de pastilles, mieux connus sous la dénomination de "boîtiers LGA", LGA étant l'acronyme de l'expression anglo-saxonne "Land Grid Array", comportent des points de connexion réalisés sous forme de pastilles disposées sur la face inférieure du boîtier de manière matricielle ou sur le périmètre du boîtier. Les boîtiers de type matrice de billes, mieux connus sous la dénomination de "boîtiers BGA", BGA étant l'acronyme de l'expression anglo-saxonne "Bali Grid Array", comprennent des billes de connexion disposées de manière matricielle sur la surface inférieure du boîtier. Les billes sont réalisées en matériau fusible ou non fusible, par exemple un mélange étain-plomb. De manière connue, une telle matrice de billes permet de réaliser le contact électrique des différents points de connexion du boîtier avec le circuit imprimé sur lequel le boîtier est monté, et assure l'assemblage du boîtier au circuit imprimé. A cet effet, le circuit imprimé porte des empreintes métalliques dans un arrangement identique à l'arrangement des billes. Les billes et les empreintes sont placées en vis-à-vis et l'ensemble comprenant le boîtier et le circuit imprimé est chauffé de façon à entraîner la fusion d'un alliage de brasure servant à la fixation du boîtier sur le circuit imprimé, et éventuellement la fusion des billes en fonction de leur composition.
Afin de réaliser des fonctions hyperfréquences, il est souvent nécessaire d'interconnecter différents composants hyperfréquences, de les alimenter et de les commander par des signaux basses fréquences. Les interconnexions entre les composants hyperfréquences, ainsi qu'entre les composants hyperfréquences et les connexions d'entrée / sortie du boîtier, appelées accès hyperfréquences, comprennent généralement des lignes microruban, également connues dans la littérature anglo-saxonne sous la dénomination de lignes "microstrip". Selon une première forme de réalisation, les différents composants sont placés dans un même boîtier. Cette forme de réalisation permet bien d'isoler les composants hyperfréquences de l'environnement électromagnétique extérieur mais elle présente l'inconvénient de ne pas isoler les composants les uns des autres. Les accès hyperfréquences sont généralement gravés sur un matériau diélectrique organique dont la permittivité diélectrique est de l'ordre de 3, tandis que celle du substrat principal des composants hyperfréquences, par exemple de l'arséniure de gallium, est de l'ordre de 12,8. Par conséquent, le champ électromagnétique traversant les composants hyperfréquences et les accès hyperfréquences se trouve davantage confiné dans l'arséniure de gallium qu'il ne l'est dans le matériau organique. Autrement dit, les accès hyperfréquences rayonnent davantage à l'intérieur du boîtier que les composants hyperfréquences. Ceci a pour effet de créer un rebouclage des lignes de champ entre les accès hyperfréquences à l'intérieur du boîtier, réduisant ainsi l'isolation entre ces accès hyperfréquences. En d'autres termes, une partie des signaux hyperfréquences interfère avec les autres signaux hyperfréquences. En particulier, lorsque la fonction hyperfréquence comprend une chaîne d'amplification, chaque composant hyperfréquence correspondant à un étage amplificateur, le gain maximum de la chaîne d'amplification entre l'entrée et la sortie se trouve limité par le rebouclage des lignes de champ entre la sortie et l'entrée. Cette limitation peut être illustrée en considérant une chaîne d'amplification comprenant deux amplificateurs hyperfréquences, chaque amplificateur constituant un étage d'amplification. Une isolation de - 20 dB entre la sortie de l'amplificateur du second étage et l'entrée de l'amplificateur du premier étage, autrement dit un rebouclage des lignes de champ pour lequel le signal hyperfréquence en sortie de l'amplificateur du second étage est transmis à l'entrée de l'amplificateur du premier étage avec une atténuation de - 20 dB, limite le gain de la chaîne d'amplification à un maximum de + 20 dB. En effet, un gain égal à l'atténuation en valeurs absolues implique que le signal hyperfréquence en entrée de l'amplificateur du premier étage est pollué par un signal de même amplitude issu de la sortie de l'amplificateur. Cette pollution dégrade le signal hyperfréquence en entrée de la chaîne d'amplification et peut se traduire par une instabilité de la chaîne d'amplification. Ce phénomène est accentué lors de fonctionnements à basse température, le gain de la chaîne d'amplification augmentant alors que l'isolation demeure constante, et lorsque la hauteur de la cavité des boîtiers hyperfréquences est réduite. En effet, l'isolation entre deux accès hyperfréquences est liée non seulement à la distance séparant ces deux accès hyperfréquences et à la nature (permittivité diélectrique) du matériau sur lequel sont réalisés les accès hyperfréquences, mais également à la hauteur de la cavité du boîtier. La diminution de la hauteur de cavité agit en premier lieu sur les lignes de champ présentes au niveau des accès hyperfréquences, favorisant ainsi le rebouclage des lignes de champ entre la sortie de l'amplificateur du second étage et l'entrée de l'amplificateur du premier étage. Pour augmenter l'isolation, les accès hyperfréquences peuvent être gravés sur des matériaux de permittivité diélectrique plus importante, tels que les matériaux à base de céramique. Cependant, ces matériaux présentent un coût de réalisation plus important et des coefficients de dilatation thermique très différents des coefficients de dilatation thermique des matériaux organiques. Par conséquent, la taille des boîtiers céramiques assemblés de façon rigide sur un circuit imprimé organique est limitée afin de limiter les contraintes thermiques pouvant conduire à une rupture du boîtier lors d'excursions en température. Selon une deuxième forme de réalisation, chaque composant hyperfréquence est placé dans un boîtier différent. Cette forme de réalisation permet d'isoler les composants les uns des autres mais présente plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient est un encombrement plus important sur le circuit imprimé dû, non seulement à l'épaisseur des parois des boîtiers, mais également au fait qu'un espace doit être laissé entre les boîtiers afin de permettre leur assemblage et leur désassemblage individuel sur le circuit imprimé, par exemple par une buse diffusant de l'air chaud. Un deuxième inconvénient est la multiplication des transitions hyperfréquences, entraînant des atténuations du signal hyperfréquence entre deux boîtiers successifs. Un troisième inconvénient réside dans le fait que la connexion électrique entre la sortie d'un boîtier et l'entrée du boîtier successif n'est pas toujours isolée de l'environnement électromagnétique extérieur, par exemple si les transitions du signal hyperfréquence entre les boîtiers sont réalisées par des lignes microrubans.
Un but de l'invention est notamment de pallier tout ou partie des inconvénients précités en proposant un boîtier hyperfréquence à isolation améliorée. A cet effet, l'invention a pour objet un boîtier hyperfréquence comportant au moins deux composants hyperfréquences, le boîtier comprenant : - un cadre, une plate-forme en appui plan sur une première face 30 du cadre, un capot en appui plan sur une deuxième face du cadre, le cadre, la plate-forme et le capot formant une cavité fermée, - des accès hyperfréquences entre les composants hyperfréquences et des points de connexion situés sur une surface extérieure du boîtier, et - des moyens pour réaliser un blindage électromagnétique de la cavité fermée. Selon l'invention, le boîtier comprend, en outre : - des moyens pour diviser la cavité fermée en deux chambres, 5 chaque chambre comportant au moins un composant hyperfréquence, et - un accès hyperfréquence entre les chambres.
Selon une forme particulière de réalisation, la cavité fermée forme sensiblement un parallélépipède et les moyens pour diviser la cavité fermée 10 en deux chambres comportent une cloison. Avantageusement, le cadre et la cloison forment une seule pièce.
Selon une forme particulière de réalisation, les moyens pour diviser la cavité fermée en deux chambres comportent des rnoyens pour 15 réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres. Les moyens pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres peuvent par exemple comporter des trous métallisés réalisés dans la cloison et reliant un premier plan de masse appartenant à la plate-forme et un deuxième plan de masse appartenant au capot. Avantageusement, deux 20 moyens adjacents pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres sont séparés par une distance maximale égale à une demi-longueur d'onde du signal de plus haute fréquence passant par les accès hyperfréquences.
25 Selon une forme particulière de réalisation, les composants hyperfréquences comportent des amplificateurs.
Selon une forme particulière de réalisation, le boîtier est destiné à être implanté sur un circuit imprimé et une interconnexion électrique entre les 30 points de connexion du boîtier et le circuit imprimé est réalisée par une matrice de billes. La matrice de billes peut être fixée sur une surface extérieure de la plate-forme et les composants hyperfréquences peuvent être fixés sur une surface intérieure du capot.
Selon une forme particulière de réalisation, la plate-forme, le cadre, le capot et la cloison comprennent un matériau organique. Avantageusement, les trous métallisés sont noyés dans le matériau organique du cadre et dans le matériau organique de la cloison.
L'invention consiste essentiellement à isoler chaque composant hyperfréquence d'une fonction dans une cavité distincte tout en conservant un seul boîtier. Elle a notamment pour avantage qu'elle permet de réduire la hauteur de la cavité des boîtiers réalisés en matériau organique, donc présentant une faible permittivité diélectrique, tout en s'affranchissant des phénomènes d'instabilité, dès lors que la fonction est réalisée par au moins deux composants hyperfréquences.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description faite en regard de dessins annexés qui représentent : - la figure 1, un boîtier hyperfréquence selon l'invention vu en coupe ; - la figure 2, le boîtier hyperfréquence vu en coupe selon la ligne A-A de la figure 1 ; - les figures 3a et 3b, une chaîne d'amplification comprenant deux composants hyperfréquences implantés respectivement dans un boîtier hyperfréquence selon l'art antérieur et dans un boîtier hyperfréquence selon l'invention.
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un boîtier 1 hyperfréquence selon l'invention vu en coupe. Le boîtier 1 hyperfréquence comprend une plate-forme 2, un cadre 3 et un capot 4. La plate-forme 2 est en appui plan sur une première face 5 du cadre 3 et le capot 4 est en appui plan sur une deuxième face 6 du cadre 3 afin que l'ensemble composé de la plate-forme 2, du cadre 3 et du capot 4 forme une cavité fermée 7. La plate- forme 2 et le capot 4 peuvent prendre chacun une forme sensiblement parallélépipédique et le cadre 3 peut former une pièce parallélépipédique évidée afin de constituer un boîtier 1 globalement parallélépipédique dont la cavité fermée 7 forme sensiblement un parallélépipède. Le capot 4 comporte par exemple une plate-forme câblée 4a. Avantageusement, le capot 4 est formé uniquement de la plate-forme câblée 4a. Les dimensions du boîtier 1 et de la cavité fermée 7 sont déterminées en fonction de la taille et du nombre de composants hyperfréquences devant être implantés dans le boîtier 1. Le boîtier 1 est destiné à recevoir au moins deux composants hyperfréquences, comprenant par exemple des amplificateurs. Pour la suite de la description, on considérera un boîtier 1 comprenant deux composants hyperfréquences, un premier composant hyperfréquence référencé 10 sur les figures et un deuxième composant hyperfréquence référencé 11. Toutefois, l'invention s'applique tout aussi bien à un nombre indéterminé de composants hyperfréquences. Afin de protéger les composants hyperfréquences de l'environnement électromagnétique extérieur, le boîtier 1 hyperfréquence comprend en outre des moyens pour réaliser un blindage électromagnétique de la cavité fermée 7. Selon une première forme de réalisation, ces moyens consistent en des plaques conductrices entourant le boîtier 1, les plaques conductrices étant reliés électriquement entre elles et à une masse du circuit imprimé sur lequel est implanté le boîtier 1 afin de former une cage de Faraday. Selon une deuxième forme de réalisation, les moyens pour réaliser un blindage électromagnétique comportent une plaque conductrice 12 appartenant à la plate-forme 2, une plaque conductrice 13 appartenant au capot 4 et des trous métallisés 14 réalisés dans le cadre 3 reliant électriquement la plaque conductrice 12 et la plaque conductrice 13. Les plaques conductrices 12 et 13 sont reliées électriquement à une masse du circuit imprimé et forment des plans de masse 12' et 13'. Avantageusement, les plaques conductrices 12 et 13 comprennent du cuivre. Pour la suite de la description, on considérera un boîtier hyperfréquence de type BGA. Cependant, la présente invention s'applique tout aussi bien à d'autres types de boîtiers hyperfréquences, par exemple des boîtiers de type PGA ou LGA, sans nécessiter d'adaptations impliquant une activité inventive pour l'homme du métier. La plate-forme 2 comprend sur une face extérieure 16 des empreintes conductrices, également appelées pastilles conductrices, des billes 17 de connexion soudées aux empreintes conductrices et des pistes conductrices reliant les empreintes conductrices. Les empreintes conductrices sont généralement agencées avec les billes 17 de connexion afin de former une structure matricielle d'interconnexion entre le boîtier 1 hyperfréquence et le circuit imprimé. Celte structure d'interconnexion est appelée matrice de billes ou "Bali Grid Array" (BGA) selon la dénomination anglo-saxonne et donne son nom au boîtier dont elle assure la connexion. Les billes 17 de connexion sont généralement réparties et dimensionnées afin de couvrir la quasi-totalité de la face extérieure 16 de la plate-forme 2 et de présenter une forte densité de billes 17 par unité de ~o surface. L'interconnexion entre le boîtier 1 hyperfréquence et le circuit imprimé sur lequel il doit être implanté est alors réalisée, selon la nature des billes 17 de connexion utilisées, soit en provoquant par chauffage une fusion partielle des billes 17 soit en utilisant une pâte de brasage. Les composants hyperfréquences 10 et 11 peuvent être placés 15 sur le capot 4, par exemple sur la plaque conductrice 13, comme représenté sur les figures 1 et 2. Cet agencement correspond à un boîtier couramment appelé dans la littérature anglo-saxonne sous la dénomination de boîtier de type "face down". Dans un boîtier de type face down, les composants hyperfréquences sont placés sur la paroi du boîtier opposée à la paroi 20 destinée à être montée sur le circuit imprimé. Ce type de boîtier est particulièrement avantageux pour les composants hyperfréquences générant beaucoup de chaleur, la chaleur pouvant être transférée par l'intermédiaire du capot à un radiateur placé sur ce capot. Le boîtier 1 comprend également des accès hyperfréquences entre les composants hyperfréquences et les 25 billes 17 de connexion. Ces accès hyperfréquences comprennent par exemple des lignes microrubans 20 gravées sur une face 21 de la plate-forme câblée 4a, cette face 21 étant en contact avec la deuxièrne face 6 du cadre 3. Des trous métallisés hyperfréquences 22 relient électriquement des billes 17 de connexion aux lignes microrubans 20 et des fils de connexion 23 30 relient électriquement les composants hyperfréquences 10 et 11 aux lignes microrubans 20.
Selon l'invention, le boîtier 1 hyperfréquence comprend des moyens pour diviser la cavité fermée 7 en deux chambres distinctes 7a et 7b, 35 chaque chambre 7a, 7b comportant au moins un composant hyperfréquences 10 ou 11. Pour la suite de la description, on considérera que la première chambre 7a reçoit un premier composant hyperfréquence 10 et que la deuxième chambre 7b reçoit un deuxième composant hyperfréquence 11, comme illustré sur les figures 1 et 2. Le boîtier 1 hyperfréquence comprend également un accès hyperfréquence entre les deux chambres 7a et 7b afin de permettre à un signal hyperfréquence de passer d'un composant hyperfréquence à un autre. Avantageusement, l'accès hyperfréquence entre les chambres 7a et 7b comprend une ligne microruban 24 gravée sur la face 21 de la plate-forme câblée 4a et des fils de connexion 25 entre la ligne microruban 24 et les composants hyperfréquences 10 et 11. Le boîtier 1 peut bien sûr comporter plusieurs accès hyperfréquences entre les chambres 7a et 7b. Selon une forme particulière de réalisation, les moyens pour diviser la cavité fermée 7 en deux chambres 7a et 7b comportent une cloison 30. Avantageusement, le cadre 3 et la cloison 30 forment une seule pièce. Cette forme de réalisation permet de simplifier la conception du boîtier 1 en limitant le nombre de pièces d'assemblage. La cloison 30 peut venir en appui sur la ligne microruban 24. Les dimensions de la ligne microruban 24 en contact avec la cloison 30 peuvent différer des dimensions de la ligne microruban 24 située de part et d'autre de la cloison 30 dans les chambres 7a et 7b afin de perturber le moins possible ce signal. Selon une forme particulière de réalisation, les moyens pour diviser la cavité fermée 7 en deux chambres 7a et 7b comportent des moyens pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres 7a et 7b. Le blindage électromagnétique permet d'isoler les composants hyperfréquences 10 et 11 l'un de l'autre, tout en conservant un seul boîtier hyperfréquence. Dans un premier mode de réalisation, la cloison comprend des parois métalliques. Dans ce cas, un tunnel est aménagé dans la cloison 30 pour permettre le passage d'un signal hyperfréquence 30 entre les deux chambres 7a et 7b. Dans un deuxième mode de réalisation, plus avantageux, les moyens pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres 7a et 7b comprennent des trous métallisés 31 reliant les deux plans de masse 12' et 13', par exemple réalisés dans la cloison 30. Chaque chambre 7a, 7b se trouve ainsi isolée par les trous métallisés 31 et par une partie des trous métallisés 14. C;e mode de réalisation est représenté aux figures 1 et 2. Dans un troisième mode de réalisation, les moyens pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres 7a et 7b comprennent des fils métalliques reliant les deux plans de masse 12' et 13'. Cette forme de réalisation permet de dissocier le blindage électromagnétique entre les chambres 7a et 7b de la présence de la cloison 30. Par conséquent, il est tout à fait possible d'envisager une isolation électromagnétique entre les chambres 7a et 7b saris pour autant réaliser une cloison hermétique. Les deuxième et troisième modes de réalisation, contrairement à un blindage électromagnétique réalisé par des parois métalliques, présentent l'avantage de permettre un passage facile de l'accès hyperfréquence entre les chambres 7a et 7b. Selon ces modes de réalisation, deux moyens adjacents pour réaliser un blindage électromagnétique entre les chambres 7a et 7b, en l'occurrence les trous métallisés 31 et/ou les fils métalliques, peuvent être séparés par une distance maximale égale à une demi-longueur d'onde du signal de plus haute fréquence passant par les accès hyperfréquences du boîtier 1. En l'occurrence, on considère le signal hyperfréquence en entrée du boîtier 1, le signal hyperfréquence en sortie du boîtier 1, ainsi que le signal hyperfréquence entre les composants hyperfréquences 10 et 1 '1, et on retient le signal de plus haute fréquence. Selon une forme particulière de réalisation, la plate-forme 2, le cadre 3, le capot 4 et la cloison 30 comprennent un matériau organique. La plate-forme câblée 4a du capot 4 est par exemple en matériau organique. Avantageusement, la plate-forme 2, le cadre 3, le capot 4 et la cloison 30 comprennent un matériau organique dont le coefficient de dilatation est voisin ou égal au coefficient de dilatation du circuit imprimé sur lequel est implanté le boîtier 1. Cette forme de réalisation présente l'avantage de limiter les contraintes de dilatation au niveau de l'interconnexion entre le boîtier 1 hyperfréquence et le circuit imprimé, limitant ainsi le risque de rupture entre les billes 17 de connexion et le circuit imprimé. L'utilisation de matériaux organiques à la place des matériaux céramiques est rendue possible grâce à l'invention, l'isolation entre les accès hyperfréquences étant compensée par le cloisonnement des composants hyperfréquences et par conséquent des accès hyperfréquences.
Toujours selon une forme particulière de réalisation, les trous métallisés, respectivement 14 et 31, sont noyés dans le matériau organique, respectivement du cadre 3 et de la cloison 30. Cette forme de réalisation permet d'isoler les trous métallisés 14 et 31 les uns des autres et, par voie de conséquence, d'isoler les accès hyperfréquences les uns des autres.
Les figures 3a et 3b illustrent une utilité particulière de l'invention lorsque les composants hyperfréquences 10 et 11 constituent chacun un étage amplificateur d'une chaîne d'amplification 40. Pour la suite de la description, on considère le composant hyperfréquence 10 comrne le premier étage de la chaîne d'amplification 40 et le composant hyperfréquence 11 comme le second étage de la chaîne d'amplification 40. II doit être noté que l'on aurait pu considérer tout aussi bien un nombre supérieur de composants hyperfréquences. De manière générale, pour un nombre N de composants, le boîtier 1 hyperfréquence peut comprendre des moyens pour diviser la cavité fermée 7 en N chambres. La figure 3a représente une chaîne d'amplification 40 dont les composants hyperfréquences 10 et 11 sont implantés dans un boîtier hyperfréquence selon l'art antérieur. La figure 3b représente la même chaîne d'amplification 40 dont les composants hyperfréquences 10 et 11 sont implantés dans un boîtier 1 hyperfréquence selon l'invention. Pour les figures 3a et 3b, on considère une entrée A du premier étage amplificateur, c'est-à-dire l'entrée de la chaîne d'amplification 40, une sortie B du premier étage amplificateur reliée à l'entrée C du second étage amplificateur et une sortie D du second étage amplificateur, correspondant à la sortie de la chaîne d'amplification 40. Pour le boîtier hyperfréquence de l'art antérieur, si l'on considère que l'atténuation du signal hyperfréquence entre la sortie D et l'entrée A est de - 35 dB, le gain global entre l'entrée A et la sortie D est alors limité à + 35 dB. Pour un niveau supérieur de gain, le signal hyperfréquence en entrée de la chaîne d'amplification 40 est en effet pollué par un signal hyperfréquence dont l'amplitude est supérieure à celle du signal d'entrée. Il en résulte une instabilité de la chaîne d'amplification 40. De façon connue, le gain global est distribué entre les deux étages amplificateurs, par exemple +17 dB pour le premier étage et +18 dB pour le second étage.
Pour le boîtier hyperfréquence selon l'invention, le gain global n'est plus limité par l'isolation entre la sortie D et l'entrée A, mais uniquement par l'isolation entre d'une part la sortie B et l'entrée A du premier étage amplificateur et d'autre part entre la sortie D et l'entrée C du second étage amplificateur. En effet, les accès hyperfréquences correspondants à l'entrée A et la sortie D sont isolés l'un de l'autre par la cloison 31. Bien que l'isolation entre la sortie B et l'entrée A du premier étage amplificateur d'une part, et entre la sortie D et l'entrée C du second étage amplificateur d'autre part, soit inférieure à l'isolation entre la sortie D et l'entrée A, du fait de la diminution de la distance entre les accès hyperfréquences, le gain global peut être supérieur. En considérant par exemple une isolation de - 32 dB pour chaque étage amplificateur, correspondant à une diminution d'un facteur 2 de l'isolation liée au fait que la distance séparant l'entrée A de la sortie B représente environ la moitié de la distance séparant l'entrée A de la sortie D, le gain maximal pour chaque étage amplificateur pouvant être appliqué avant de provoquer une instabilité de la chaîne d'amplification 40 est de + 32dB, soit un gain global de + 64 dB. En conséquence, l'invention permet soit d'augmenter le gain global d'une chaîne d'amplification, soit d'utiliser des matériaux de permittivité diélectrique plus faible pour les boîtiers, soit encore de diminuer la hauteur de cavité des boîtiers.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Boîtier hyperfréquence comportant au moins deux composants hyperfréquences (10, 11), le boîtier (1) comprenant : - un cadre (3), une plate-forme (2) en appui plan sur une première face (5) du cadre (3), un capot (4) en appui plan sur une deuxième face (6) du cadre (3), le cadre (3), la plate-forme (2) et le capot (4) formant une cavité fermée (7), - des accès hyperfréquences (20, 22, 23) entre les composants hyperfréquences (10, 11) et des points de connexion (17) situés sur une surface extérieure du boîtier (1), et - des moyens (12', 13', 14) pour réaliser un blindage électromagnétique de la cavité fermée (7), le boîtier (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend, en outre - des moyens (30) pour diviser la cavité fermée (7) en deux chambres (7a, 7b), chaque chambre (7a, 7b) comportant au moins un composant hyperfréquence (10, 11), et - un accès hyperfréquence (24, 25) entre les chambres (7a, 7b).
  2. 2. Boîtier hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité fermée (7) forme sensiblement un parallélépipède et en ce 20 que les moyens (30) pour diviser la cavité fermée (7) en deux chambres (7a, 7b) comportent une cloison (30).
  3. 3. Boîtier hyperfréquence selon la revendication 2, caractérisé en ce que le cadre (3) et la cloison (30) forment une seule pièce.
  4. 4. Boîtier hyperfréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (30) pour diviser la cavité fermée (7) en deux chambres (7a, 7b) comportent des moyens (31) pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres (7a, 7b). 30
  5. 5. Boîtier hyperfréquence selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que les moyens (31) pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres (7a, 7b) comportent des trous métallisés (31) réalisés dans la cloison (30) et reliant un premier plan de 25masse (12') appartenant à la plate-forme (2) et un deuxième plan de masse (13') appartenant au capot (4).
  6. 6. Boîtier hyperfréquence selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que deux moyens adjacents pour réaliser un blindage électromagnétique entre les deux chambres (7a, 7b) sont séparés par une distance maximale égale à une demi-longueur d'onde du signal de plus haute fréquence passant par les accès hyperfréquences (20, 22, 23, 24, 25).
  7. 7. Boîtier hyperfréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les composants hyperfréquences (10, 11) comportent des amplificateurs.
  8. 8. Boîtier hyperfréquence selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à être implanté sur un circuit imprimé et en ce qu'une interconnexion électrique entre les points de connexion (17) du boîtier (1) et le circuit imprimé est réalisée par une matrice de billes (17).
  9. 9. Boîtier hyperfréquence selon la revendication 8, caractérisé en ce que la matrice de billes (17) est fixée sur une surface extérieure de la plate-forme (2) et en ce que les composants hyperfréquences (10, 11) sont fixés sur une surface intérieure du capot (4).
  10. 10. Boîtier hyperfréquence selon la revendication 2 et l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la plate-forme (2), le cadre (3), le capot (4) et la cloison (30) comprennent un matériau organique.
  11. 11. Boîtier hyperfréquence selon les revendications 5 et 10, caractérisé en ce que les trous métallisés (14, 31) sont noyés dans le matériau organique du cadre (3) et dans le matériau organique de la cloison (30).
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2655195A1 (fr) * 1989-11-24 1991-05-31 Mitsubishi Electric Corp Dispositif a semiconducteurs comportant un blindage contre le rayonnement electromagnetique et procede de fabrication.
DE4324817A1 (de) * 1992-12-11 1994-06-16 Mitsubishi Electric Corp Hochfrequenz-IC-Baugruppe
US20030042596A1 (en) * 2001-09-06 2003-03-06 Crane Stanford W. Semiconductor package
GB2382469A (en) * 2001-11-23 2003-05-28 Marconi Optical Components Ltd Shielding for electromagnetic interference
WO2004042820A1 (fr) * 2002-11-08 2004-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Blindage pour composants electroniques et/ou circuits sensibles a l'interference electromagnetique (emi)
FR2849346A1 (fr) * 2002-12-20 2004-06-25 Thales Sa Boitier hyperfrequence a montage de surface et montage correspondant avec un circuit multicouche.
US20070232247A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba High frequency module

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2655195A1 (fr) * 1989-11-24 1991-05-31 Mitsubishi Electric Corp Dispositif a semiconducteurs comportant un blindage contre le rayonnement electromagnetique et procede de fabrication.
DE4324817A1 (de) * 1992-12-11 1994-06-16 Mitsubishi Electric Corp Hochfrequenz-IC-Baugruppe
US20030042596A1 (en) * 2001-09-06 2003-03-06 Crane Stanford W. Semiconductor package
GB2382469A (en) * 2001-11-23 2003-05-28 Marconi Optical Components Ltd Shielding for electromagnetic interference
WO2004042820A1 (fr) * 2002-11-08 2004-05-21 Siemens Aktiengesellschaft Blindage pour composants electroniques et/ou circuits sensibles a l'interference electromagnetique (emi)
FR2849346A1 (fr) * 2002-12-20 2004-06-25 Thales Sa Boitier hyperfrequence a montage de surface et montage correspondant avec un circuit multicouche.
US20070232247A1 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba High frequency module

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